鋰電池的電量去哪了

鋰離子電池自放電反應不可避免,其存在不僅導致電池本身容量的減少,還嚴重影響電池的配組及循環壽命。鋰離子電池的自放電率一般為每月2%~5%,可以完全滿足單體電池的使用要求。然而,單體鋰電池一旦組裝成模塊後,因各個單體鋰電池的特性不是完全一致,故每次充放電後,各單體鋰電池的端電壓不可能達到完全一致 ,從而會在鋰電池模塊中出現過充或者過放的單體電池,單體鋰電池性能就會產生惡化。隨著充放電的次數增加,其惡化程度會進一步加劇,循環壽命相比未配組的單體電池大幅下降。感謝關注鋰電馬工,為你分享鋰電故事。因此 ,對鋰離子電池的自放電率進行深入研究是電池生產的迫切需要。


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自放電的影響因素

電池的自放電現象是指電池處於開路擱置時,其容量自發損耗的現象,也稱為荷電保持能力。自放電一般可分為兩種 :可逆自放電和不可逆自放電。損失容量能夠可逆得到補償的為可逆自放電,其原理跟電池正常放電反應相似。損失容量無法得到補償的 自放電為不可逆自放電,其主要原因是電池內部發生了不可逆反應 ,包括正極與電解液反應、負極與電解液反應、電解液自帶雜質引起的反應,以及製成時所攜帶雜質造成的微短路引起的不可逆反應等。

影響自放電率的先天因素

開路放置的電池為什麼會損失電荷?先天的影響主要來自於電池內部電化學材料損失和電芯內部短路。電芯材料的損失為不可逆反應,造成電芯容量的損失,損失的多少,是容量恢復性能的體現;短路造成的電量損失,消耗了當前電量,容量不受這部分反應的影響。


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測量自放電率的意義

自放電率作為鋰離子電池的一項重要性能指標,對電池的篩選及配組具有重要影響,因此測量鋰電池的自放電率具有深遠意義。

1 預測問題電芯

同一批電芯,所用材料和製成控制基本相同,當出現個別電池白放電明顯偏大時 ,原因很可能是內部由於雜質 、毛刺刺穿隔膜而產生了嚴重的微短路。因為微短路對電池的影響是緩慢的和不可逆的。所以,短期內這類電池的性能不會與正常電池相差太 多,但是長期擱置後隨著內部不可逆反應的逐漸加深,電池的性能將遠遠低於其出廠性能以及其他正常電池性能。因此為了保證出廠電池質量,自放電大的電池必須剔除。

2 對電池進行配組配組

鋰電池需要較好的一致性,包括容量、電壓、內阻以及白放電率等。電池的自放電率對電池組的影響主要表現為:一旦組裝成模塊後,因各個單體鋰電池的自放電率不 同,在擱置或者循環過程中,電壓會出現不同程度下降,而在串聯充電下,其受電流又會相等,故每次充電後都可能會在鋰電池模塊中出現過充或者未充滿的單體電池 ,隨著充放電的次數增加,電池性能會逐漸惡化,循環壽命相比未配組的單體電池大幅下降。因此,電池配組要求對鋰離子電池的自放電率進行精確測量並篩選。


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3 電池SOC估算修正

荷電狀態也叫剩餘電量,代表的是電池使用一段時間或長期擱置不用後的剩餘容量與其完全充電狀態的容量的比值,常用百分數表示。自放電率對於鋰離子電池的SOC估算具有重要參考價值 。經過自放電電流對SOC初值的修正可提高SOC估算精度,一方面對客戶而言可根據剩餘電量估算產品可使用時間或行駛距離;另一方面提高BMS的SOC預測精度可有效預防電池過充過放,從而延長電池使用壽命 。

開路放置的電池為什麼會損失電荷?先天的影響主要來自於電池內部電化學材料損失和電芯內部短路。電芯材料的損失為不可逆反應,造成電芯容量的損失,損失的多少,是容量恢復性能的體現;短路造成的電量損失,消耗了當前電量,容量不受這部分反應的影響。


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